DE102010049054A1 - Rotor i.e. internal rotor, for electronically commutated internal electric motor, has permanent magnets arranged one behind other in non-uniform spacings for formation of pole gaps spaced along circumferential direction - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Rotor für elektronisch kommutierte Elektromotoren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a rotor for electronically commutated electric motors according to the preamble of
In elektrischen Maschinen, die zur Ausführung von Rotations-, Linear- oder Schwingbewegungen eingesetzt werden, treten magnetisch bedingte Oberschwingungen auf, die zu Drehmomentwelligkeiten führen. Diese magnetischen Oberschwingungen ergeben sich aufgrund von Schwankungen des Leitwertes im Magnetkreis. Die Reluktanzkräfte sind u. a. auf Drehmoment-Oberwellen zurückzuführen, die sich durch das Auftreten der Pollücken zwischen benachbarten Magneten in einer Magnetreihe ergeben. Bei Permanentmagnetrotoren entstehen die Drehmoment-Oberwellen dadurch, dass die Kanten der Permanentmagnete von Zahnkopfkante zu Zahnkopfkante bevorzugt ruckartige Momentensprünge bilden. Das Drehmoment ist dadurch nicht konstant, weil die Oberwellen überlagert werden. Diese Drehmoment-Oberwellen wirken sich störend beim Einsatz des Rotors bzw. des mit einem solchen Rotor versehenen Elektromotors aus. So können sie zu einer Geräuschbildung beim Betrieb des Elektromotors führen, was sich störend bemerkbar macht.In electrical machines used to perform rotational, linear or oscillatory motions, magnetically induced harmonics occur which lead to torque ripples. These magnetic harmonics result from variations in the conductance in the magnetic circuit. The reluctance forces are u. a. due to torque harmonics resulting from the appearance of pole gaps between adjacent magnets in a magnet array. In the case of permanent magnet rotors, the torque harmonics are created by the fact that the edges of the permanent magnets from the edge of the tooth to the edge of the tooth edge preferably form jerky momentary jumps. The torque is therefore not constant, because the harmonics are superimposed. These torque harmonics interfere with the use of the rotor or provided with such a rotor electric motor. So they can lead to a noise during operation of the electric motor, which makes disturbing.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Rotor so auszubilden, dass sich die Drehmoment-Oberwellen nicht oder allenfalls nur in geringem Ausmaße beim Einsatz des Rotors bei der Geräuschentwicklung auswirken.The invention has the object of providing the generic rotor in such a way that the torque harmonics do not or at best only to a small extent when using the rotor in the noise effect.
Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Rotor erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved according to the invention in the generic rotor with the characterizing features of
Der erfindungsgemäße Rotor zeichnet sich dadurch aus, dass er eine erste Magnetreihe aufweist, in der sich die Permanentmagnete in gleichen Abständen in Umfangsrichtung hintereinander befinden. Zu dieser ersten Magnetreihe, in der die Permanentmagnete in gleichen Abständen hintereinander liegen, ist wenigstens eine axial benachbarte Magnetreihe vorgesehen, in der die Permanentmagnete in ungleichmäßigen Abständen hintereinander angeordnet sind. Dadurch wird eine Art Verrauschung der Drehmoment-Oberwellen erreicht, wodurch die Geräuschentwicklung beim Betrieb eines mit dem erfindungsgemäßen Rotor ausgestatteten Elektromotors in hohem Maße verringert wird. Die Verrauschung der Drehmoment-Oberwellen führt zu einem ungleichmäßigen Frequenzverlauf über eine 360°-Drehung des Rotors. Aufgrund des unregelmäßigen Frequenzverlaufes bildet sich keine ausgeprägte Frequenz pro Umdrehung des Rotors aus, so dass sich die Drehmoment-Oberwellen nicht nachteilig auf die Geräuschentwicklung des Elektromotors auswirken. Die Unregelmäßigkeit des Frequenzverlaufes kann durch entsprechende Anordnung der Permanentmagnete so eingestellt werden, dass der Einfluss der Oberwellen auf die Geräuschbildung beim Betrieb des Elektromotors minimal ist. Durch Wahl der Größe der Abstände innerhalb der Magnetreihe lässt sich der Frequenzverlauf optimal einstellen.The rotor according to the invention is characterized in that it comprises a first series of magnets in which the permanent magnets are arranged at equal intervals in the circumferential direction one behind the other. At least one axially adjacent row of magnets is provided for this first row of magnets, in which the permanent magnets are arranged at equal distances one behind the other, in which the permanent magnets are arranged at unequal intervals one behind the other. As a result, a kind of distortion of the torque harmonics is achieved, whereby the noise in the operation of an electric motor equipped with the rotor according to the invention is greatly reduced. The distortion of the torque harmonics leads to an uneven frequency response over a 360 ° rotation of the rotor. Due to the irregular frequency response, no pronounced frequency is formed per revolution of the rotor, so that the torque harmonics do not adversely affect the noise of the electric motor. The irregularity of the frequency response can be adjusted by appropriate arrangement of the permanent magnets so that the influence of harmonics on the noise during operation of the electric motor is minimal. By selecting the size of the distances within the magnet series, the frequency response can be optimally adjusted.
So ist es möglich, dass die Größe des Abstandes aufeinanderfolgender Permanentmagnete in dieser Magnetreihe wechselt, vorzugsweise von Permanentmagnet zu Permanentmagnet. Dabei kann die Abstandsreihenfolge beispielsweise „klein – sehr groß – mittel – groß” sein. Mit der Abstandsvariation innerhalb der Magnetreihe lässt sich somit die Unregelmäßigkeit des Frequenzverlaufes über dem Drehwinkel des Rotors einfach einstellen.Thus, it is possible that the size of the distance of successive permanent magnets in this series of magnets changes, preferably from permanent magnet to permanent magnet. The distance order may be, for example, "small - very large - medium - large". With the distance variation within the magnet series, the irregularity of the frequency response over the rotational angle of the rotor can thus be easily adjusted.
Die Permanentmagnete dieser Magnetreihe können hierbei auch unter Berücksichtigung der Ausrichtung des Motors angeordnet werden.The permanent magnets of this series of magnets can also be arranged taking into account the orientation of the motor.
Zu einer Verbesserung der Verringerung der Geräuschentwicklung sowie der Kommutierung ist es bevorzugt, dass die in ungleichmäßigen Abständen hintereinander angeordneten Permanentmagnete in Umfangsrichtung versetzt zu den in gleichen Abständen liegenden Permanentmagneten der ersten Magnetreihe angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich eine Schrägung einstellen, wobei je nach Versatz der Schrägungswinkel unterschiedlich eingestellt werden kann. Der Versatz kann sowohl in Umfangsrichtung nach vorn als auch nach hinten erfolgen, so dass sich beispielsweise auch eine V-Schrägung einstellen lässt.In order to improve the reduction of the noise and the commutation, it is preferred that the non-uniformly spaced permanent magnets are arranged in the circumferential direction offset from the equidistant permanent magnets of the first row of magnets. In this way, a skew can be adjusted, wherein depending on the offset of the helix angle can be set differently. The offset can take place both in the circumferential direction to the front and to the rear, so that, for example, a V-skew can be adjusted.
Die Abschnitte zwischen den unregelmäßig angeordneten Permanentmagneten können kleiner oder größer sein als die Abstände der Permanentmagnete in der ersten Reihe.The portions between the irregularly arranged permanent magnets may be smaller or larger than the distances of the permanent magnets in the first row.
Sämtliche Permanentmagnete des Rotors können gleich ausgebildet sein, wodurch sich eine einfache und kostengünstige Fertigung ergibt.All permanent magnets of the rotor can be designed the same, resulting in a simple and cost-effective production.
Hat der Rotor zwei oder mehr Magnetreihen, in denen die Permanentmagnete nicht in gleichmäßigen Abständen hintereinander angeordnet sind, können die Permanentmagnete der einen Magnetreihe eine andere Abstandsverteilung haben als die Permanentmagnete der weiteren Magnetreihe. So kann beispielsweise die Abstandskonfiguration in der einen Magnetreihe „klein – sehr groß – groß” und in der anderen Magnetreihe beispielsweise „groß – sehr klein – mittel – klein” sein. Durch Wahl der entsprechenden Abstandsvariation in den verschiedenen Magnetreihen lässt sich der Frequenzverlauf so einstellen, dass die Geräuschentwicklung minimal ist.If the rotor has two or more rows of magnets in which the permanent magnets are not arranged at regular intervals one behind the other, the permanent magnets of one magnet row can have a different spacing distribution than the permanent magnets of the further magnet row. For example, the pitch configuration in one magnet row may be "small - very large - large" and in the other magnet row "big - very small - medium - small", for example. By choosing the appropriate distance variation in the various magnet series, the frequency response can be set so that the noise is minimal.
Der ersten Magnetreihe mit den in gleichen Abständen hintereinander angeordneten Permanentmagneten ist bevorzugt wenigstens ein Magnetsensor zugeordnet, der zusammen mit dieser Magnetreihe zur elektronischen Kommutierung des Elektromotors herangezogen wird.The first series of magnets with the equidistantly spaced behind each other Permanent magnets is preferably associated with at least one magnetic sensor, which is used together with this series of magnets for electronic commutation of the electric motor.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.Further features of the invention will become apparent from the other claims, the description and the drawings.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained below with reference to some embodiments shown in the drawings. Show it
Der Rotor
Am Umfang des Rotors
Die Permanentmagnete
Je kleiner die Pollücke
Bei den Ausführungsformen gemäß den
Durch diesen unregelmäßigen Abstand zwischen den benachbarten Permanentmagneten
Darüber hinaus führt der unregelmäßige Abstand der Permanentmagnete
Bei den Ausführungsbeispielen nach den
Während beim Ausführungsbeispiel nach
Die Permanentmagnete
Die beiden Ausführungsbeispiele gemäß den
Auch beim Ausführungsbeispiel nach
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie auch beim noch zu beschreibenden Ausführungsbeispiel gemäß
Die Permanentmagnete
Die Permanentmagnete
Die Permanentmagnete
Darüber hinaus kann der Rotor
Als Materialien für die Permanentmagnete
Die Permanentmagnete
Der Rotor
Der Einsatz der beschriebenen Permanentmagnete
Darüber hinaus ist es auch möglich, auf Magnetsensoren zu verzichten und die Signale zur Kommutierung auf andere Weise zu erzeugen.In addition, it is also possible to dispense with magnetic sensors and to generate the signals for commutation in other ways.
Claims (8)
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